現在看來，全麵否定張衡有《渾天儀》一文傳世的論點已基本失敗，即至少可以肯定，劉昭所引的《渾儀》一文是張衡原作。但否定者仍有其曆史貢獻，他啟發人們去注意古代文獻流傳中的複雜情況。例如，過去人們並未認識到《渾儀》一文還有行星和恒星等方麵的內容。
同時，也仍然還有理由可以懷疑葛洪所引《渾天儀注》一段是否是張衡原注。因為第一，這一段名之為“注”，而在古代文獻中，加不加“注”字是有本質差別的。不加“注”字的是指原文，加“注”字的就有注文。既然有不加注字的《渾天儀》，則加“注”字的《渾天儀注》就不隻是《渾天儀》原文，而且還有注文。第二，《渾天儀注》的思想就其正確麵而言，並不超出《靈憲》。如果我們把《靈憲》中的地看作是浮於水麵，孤居天中央，遠較天為小的陸地的話，那麼這與《渾天儀注》所說的“地如雞子中黃，孤居於天內，天大而地小。天表裏有水，天之包地猶殼之裹黃。天地各乘氣而立，載水而浮”等這段綱領性的話並無矛盾。反之，《渾天儀注》中認為“北極……出地上三十六度”，這段話當不可能是注重實際觀測的張衡的結論。
張衡的誕生地南陽，長期當太史令的地點洛陽，都不會有北極出地三十六度的現象。根據他曾到過全國很多地方的經曆來看，張衡也似乎不應有北極出地為固定值的概念。這大概也正是他在《靈憲》一文中未提北極出地數值的原因。有鑒於此，寧可把《渾天儀注》的作者問題作為存疑，而期待今後的研究與發現。
張衡的另一個有傑出貢獻的科學領域是地震學。他的代表作就是震爍古今的候風地動儀的發明。不過，要聲明的是，現在中國所見到的地動儀，並不是張衡發明的地動儀，而是後人複原的。
張衡發明的地動儀早就毀於戰火了，地動儀發明於陽嘉元年(公元132年)。這是他在太史令任上的最後一件大工作。在《後漢書·張衡傳》中對這件事有較詳細的記載。自19世紀以來即有人力圖運用現代科技知識，根據《後漢書》的記載來複原張衡的這項偉大的發明。
到了20世紀50年代，王振鐸先生“複原”了張衡地動儀，並且被認為是科學的，甚至廣泛的被納入小學生課本。不過，王振鐸複原的地動儀多次在公開場合大出洋像，它要麼不能動，要麼就是跺腳也會被當成地震，可是人們卻誤信王振鐸的複原就是張衡原本的發明，國內外學者也因此早就開始不停的否定它。其中不乏言辭激烈者，這給張衡甚至整個中國古代科技的名譽帶來很大的負麵影響。
現今證明，不是張衡的地動儀有錯，而是王振鐸先生的複原有原理性錯誤。不過，王振鐸在地動儀外型上的複原，還是卓有建樹的，這點應該肯定。
關於地動儀的結構，目前流行的有兩個版本：王振鐸模型，即“都柱”是一個類似倒置酒瓶狀的圓柱體，控製龍口的機關在“都柱”周圍。這一種模型最近已被基本否定。另一種模型由地震局馮銳提出，即“都柱”是懸垂擺（見於袁宏的《後漢紀》），擺下方有一個小球，球位於“米”字形滑道交彙處（即《後漢書·張衡傳》中所說“關”），地震時，“都柱”撥動小球，小球擊發控製龍口的機關，使龍口張開。另外，馮銳模型還把蟾蜍由麵向樽體改為背向樽體並充當儀器的腳。該模型經模擬測試，結果與曆史記載吻合。
張衡這台儀器性能良好，曾預報過洛陽的一次地震，據當時記載：“驗之以事，合契若神。”甚至可以測到發生在數千裏外而在洛陽並無人有震感的地震。這台儀器不僅博得當時人的歎服，就是在今天的科學家看來也無不讚歎。世界上地震頻繁，但真正能用儀器來觀測地震，在國外，那是19世紀以後的事。候風地動儀乃是世界上的地震儀之祖。雖然它的功能尚隻限於測知震中的大概方位，但它卻超越了世界科技的發展約1800年之久！
從上麵所介紹的渾天儀和候風地動儀的構造即可得知，張衡掌握了很高明的機械技術。他的朋友崔瑗在為他寫的墓碑中讚道：“數術窮天地，製作侔造化。”前一句是道他數學天文學知識之淵博，後一句則是讚他製造的各種器物之神奇。其實，神奇是由於他巧妙地運用各種機械技術的結果。傳說他當時還製做過兩件神奇的器物。一件是有三個輪子的機械，可以自轉；一件是一隻木雕，能在天上飛翔。
關於木雕，《墨子·魯問》就有記載：“公輸子削竹木以為鵲。成而飛之，三日不下。”《列子·湯問》和《韓非子·外儲說》都記載說，墨子本人也造過能飛的木鳶。這些木鵲或木鳶大概是一種鳥狀的風箏。不可能是其他裝有動力機的、如今日飛機之類的飛行器。因為當時還不可能有連續運行一日乃至三日之久的動力機。
張衡的木雕，大概也是一種風箏。不過，北宋類書《太平禦覽·工藝部九》引《文士傳》中一段記載說：“張衡嚐作木鳥，假以羽翮，腹中施機，能飛數裏。”這裏說到“腹中施機”，而且“能飛數裏”，因此，過去有的作者認為是一種飛機類的飛行器。但裝在飛行器上的動力機必須重量足夠輕而馬力足夠大，並且還要求飛行器本身具有一定的適宜起飛上升的形狀等等，這些條件在張衡時代沒有一條是能做得到的。
所以，張衡的木雕即使真的“腹中施機”，那麼，這種機也不會是動力機，而是一種裝在風箏上用線控製飛行的操縱機構。
關於三個輪子可以自轉的機械，古來就有不同意見。南宋學者王應麟認為是一種記裏鼓車。這種車利用一組齒輪係把大車轉動時車軸的運動傳遞到一個木人的手臂上，使它過一裏路時敲一下鼓。這個設想看來不大符合“三輪可使自轉”的意思。敲鼓的動作一般是不當作轉動看的。另一種意見則認為是一種指南車。清代王先謙《後漢書集解·張衡傳》中引《宋書·禮誌》：“指南車，其始周公作，張衡始複創造”(按：這是《宋書·禮誌》的摘引，實非原文)。看來，指南車的形象更符合於“自轉”的用詞，因為不管下麵輪子怎麼轉，車上的人隻見到指南車木人的手指在自動地轉向南方。
總之，張衡在機械技術方麵是非常高明的。《太平禦覽·工藝部九》引晉代葛洪《抱樸子》曰：“木聖：張衡、馬鈞是也。”現在的中國科技史家都公認馬鈞是我國三國時代一位傑出的機械發明家，而在葛洪看來，張衡、馬鈞都是一代木聖。
《後漢書·張衡傳》中提到，張衡寫過一部書叫《算罔論》。此書至遲到唐代已經失傳，以至唐代的章懷太子李賢懷疑張衡沒寫過這部書，而是因為《靈憲》是網絡天地而算之，故稱《靈憲算罔論》。
從《九章算術·少廣》章第二十四題的劉徽注文中得知有所謂“張衡算”，因此，張衡寫過一部數學著作是應該肯定的。從劉徽的這篇注文中可以知道，張衡給立方體定名為質，給球體定名為渾。他研究過球的外切立方體積和內接立方體積，研究過球的體積，其中還定圓周率值為10的開方，這個值比較粗略，但卻是我國第一個理論求得π的值。另外，如果按照錢寶琮先生對《靈憲》的校勘：“(日月)其徑當天周七百三十分之一，地廣二百三十二分之一”，則當時π值等於730/232=3.1466，較10的開方更精密了。
不過，從劉徽注中也可以看到，這位100多年之後的大數學家對張衡的數學有較嚴厲的批評，認為張衡：“欲協其陰陽奇耦之說而不顧疏密矣！雖有文辭，斯亂道破義，病也！”如按此批評來看，則錢寶琮先生所作的校勘似乎未必都符合張衡的原來數字。
張衡曾被唐代人看作是東漢時代的大畫家。張彥遠的《曆代名畫記》卷三記有：“張衡作《地形圖》，至唐猶存。”這幅《地形圖》中是否還有地理科學上的意義，現已無可考了。當時還流傳有他用腳畫一隻神獸的故事。故事雖然神化了，但也反映出張衡有很高的畫技。他當過太史令，因而對史學也有許多研究。他曾對《史記》、《漢書》提出過批評，並上書朝廷，請求修訂。他又對東漢皇朝的曆史檔案作過研究，曾上表請求專門從事檔案整理工作，補綴漢皇朝的史書。這些上書均無下文。
他研究文字訓詁的學問，著有《周官訓詁》一書。當時崔瑗評價說：廣大學者都對它提不出異議來。他又是個大文學家，他的《二京賦》曾花了10年的創作功夫，可見其創作態度的嚴肅。這篇賦不但文辭優美，膾炙人口，而且其中諷刺批評了當時統治集團的奢侈生活，其思想性也是比較高的。他在河間相任期時創作的《四愁詩》受到文學史家鄭振鐸先生的高度評價，稱之為“不易得見的傑作”。他的《思玄賦》中有大段文字描述自己升上了天空，遨遊於眾星之間，可說是一篇優雅的科學幻想詩。除了上述諸文外，遺留至今的還有《溫泉賦》、《歸田賦》等20多篇，都是辭、義俱佳的力作。
張衡雖然在年輕時就已才聞於世，但他卻從無驕傲之心，他的性格從容淡靜，不好交接俗人，也不追求名利。大將軍鄧騭是當時炙手可熱的權勢人物，多次召他，他都不去。
後來他當了官，顯然因為這種性格，使他很長時間不得升遷。他對此毫不在意，而是孜孜於鑽研科學技術。大概是為了回答好心人的勸慰，他寫了《應閑》一文以表明自己的誌向。文中說到，有的人勸他不要去鑽研那些難而無用的技術，應該“卑體屈己，美言”以求多福。他回答說：“君子不患位之不尊，而患德之不崇；不恥祿之不夥，而恥知之不博。”這二句擲地有聲的話，表明了他不慕勢利而追求德智的高尚情操。他認為能不能得到高位是由命運決定的。這種想法現代人當然會視之為唯心主義。但張衡的落腳點卻是在於認為對高位“求之無益”，智者是不去追求它的。
反之，叫他去“卑體屈己”以求升官，他說這是“貪夫之所為”，自己是羞於為此的。他還回答了學技術的問題，說是你們認為這些技術無用，我卻唯恐高明的人不教我。這裏充分表達出張衡作為一個科學家渴求知識、敢於和鄙棄知識的社會愚昧思想作鬥爭的崇高精神。
張衡雖然淡於名利，卻不是一味清高，不問政治，不講原則的人。恰恰相反，他一生中有許多事跡表明了他有他的政治理想和抱負。他更堅持作為一個科學家的鮮明品格的實事求是原則。
張衡的政治抱負也很簡單，就是8個字：佐國理民，立德立功。而佐國理民的具體目標和方法則是改革時弊，加強禮製，剔除奸佞，鞏固中央。
在張衡的時代正是政治日漸腐敗，宦官逐漸在和外戚的鬥爭中權力越來越大，而地方豪強也趁中央衰落之際猖獗起來，他們一起對人民的剝削壓榨越加殘酷。對這些腐敗黑暗現象張衡都有過抗爭。
他曾向順帝上書，諷示近世宦官為禍，要皇帝“惟所以稽古率舊，勿令刑德八柄不由天子”，要求皇帝“恩從上下，事依禮製”。對選拔人才的方法他也提出建議加以改革。在河間相任期時他還積極進行了抑製豪強的鬥爭。當時朝廷腐敗，像張衡那樣個人的鬥爭已無濟於事。就在他上書要皇帝警惕宦官為禍不久，順帝卻又下詔特許受封為列侯的宦官可以收養義子，繼承爵位，使宦官獲得了和貴族世家同樣的世襲特權！張衡明白了，他的反宦官鬥爭已沒有意義。所以，後來順帝問他：當今天下所憎恨的是什麼人？這時，在宦官們環視之下，他已無話可說，隻好“詭對而出”。
由此，他思想裏充滿了矛盾和痛苦。他晚年的詩賦裏大量反映了這種情緒。後人把他的《四愁詩》和偉大詩人屈原的《離騷》相比，這並不是沒有理由的。
由於黑暗勢力的強大，張衡晚年有消極避世的思想，因而有《歸田賦》之作。這是封建製度下的時代悲劇，不足以減損張衡這位偉大科學家為人民所建立的豐功偉績。他在詩中開始指摘“天道之微昧”，表露出對統治者的失望；他仍然諷刺熱中利祿的人，說他們是“貪餌吞鉤”。這些都說明，張衡的是非觀念仍然是十分清晰的。
已故的中國科學院院長郭沫若曾為張衡墓碑題詞道：“如此全麵發展之人物，在世界史中亦所罕見。萬祀千齡，令人景仰。”這是當代中國人民的共同心聲！
為了紀念張衡的功績1977年，聯合國天文組織曾將太陽係中的1802號小行星命名為“張衡星”。人們還將月球背麵的一環形山命名為“張衡環形山”，另外一顆為紀念中國古代偉大科學家張衡及其誕生地河南南陽的“南陽星”。國際小行星中心曾將我國天文學家於1965年12月20日發現的一顆小行星命名為“河南星”。